生物质炭与氮肥配施对春小麦产量及其C︰N︰P的影响

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态计量化学为研究作物-土壤生态系统物质循环及其能量流动提供了崭新视角,研究生物质炭配施不同用量氮肥下小麦C、N、P计量特征,可为探明区域养分限制性以及进行合理施肥等提供理论依据。本文通过田间定位试验,测定施50 kg(N)·hm~(-2)氮肥、100 kg(N)·hm~(-2)氮肥、施生物质炭、生物质炭与50 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施、生物质炭与100 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施等处理下小麦产量、CNP含量及其生态化学计量等指标。结果表明:相比空白对照(不施氮肥和生物质炭)处理,其他不同处理均显著提高了小麦秸秆和籽粒产量,除了单施生物质炭处理,其他处理均不同程度提高了小麦地上部各器官N含量,生物质炭配施不同用量氮肥显著提高了茎秆和籽粒C和P含量。计量比结果表明,相比对照处理,生物质炭和50 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施显著降低了叶片C∶N和C∶P,生物质炭和100 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施处理则显著降低了茎秆C∶N、C∶P、N∶P以及籽粒C∶N、C∶P。研究区小麦叶片N∶P大多为18~23,因此小麦可能受到P元素的限制。生物质炭配施氮肥显著提高了作物产量,增加了小麦CNP养分含量,降低了植物C∶N、C∶P、N∶P。总体而言,生物质炭配施100 kg(N)·hm~(-2)氮肥施肥措施的综合表现最优。     

施氮和根间互作对密植大麦间作豌豆氮素利用的协同效应

针对禾豆间作密植机理研究薄弱问题,以大麦间作豌豆为研究对象,设施氮[不施氮:0 mg(N)·kg?1(土);施氮:100 mg(N)·kg?1(土)]、隔根(不隔根、隔根)和密度[低密度:15株(大麦)·盆?1;高密度:25株(大麦)·盆?1]3个参试因子,通过盆栽试验探讨了施氮和根系分隔对密植间作群体氮素竞争互补关系和利用效率的影响,以期为禾豆间作密植和氮素高效利用提供调控依据。结果表明:1)施氮、根间互作和增加大麦密度均可提高大麦||豌豆间作群体的吸氮量,其中施氮较不施氮处理提高33.8%,不隔根处理较隔根处理提高81.1%,高密度较低密度处理提高4.2%;根间互作在低氮条件下对间作吸氮量的贡献相对较高,不施氮和施氮条件下,根间互作提高间作吸氮量的比例分别为92.4%和11.0%;根间互作条件下增大大麦种植密度可显著提高间作群体吸氮量。2)大麦为氮素竞争优势种,密植使大麦氮素竞争比率显著提高,施氮能弱化大麦氮素竞争比率,抽穗期大麦相对于豌豆的氮素竞争优势达到最大值。3)根间互作使大麦、豌豆籽粒氮含量在施氮条件下分别提高126.7%、26.9%,不施氮时分别提高188.5%、46.5%,且施氮水平和根间作用方式对间作籽粒氮含量有显著的交互作用。4)高密度大麦和根间互作可显著提高间作群体的氮肥利用率,根间互作条件下增加大麦密度使间作群体氮肥利用率提高59.8%;大麦相对于豌豆的氮素竞争比率与间作群体氮肥利用率呈显著正相关关系。本研究表明,施氮、根间作用与大麦密度对大麦||豌豆间作氮素利用呈显著的交互作用,适宜的施氮量和充分的根间作用是支撑间作密植、优化种间对氮素的竞争关系,最终提高群体吸氮量和氮肥利用率的重要途径。     

北部冬麦区主栽品种光合产物贮运特性研究

为解析北部冬麦区小麦品种光合产物积累与转运遗传特性,以近20年内主要推广的7个小麦品种为材料,通过两年两点田间试验,研究不同品种的生长发育生理动态、不同营养器官干物质积累分配、收获指数及籽粒产量。结果表明,收获指数和生物量对产量有显著影响。中麦816和中麦175具有较高产量潜力,分别为4 923.0 kg·hm^-2和4 913.0 kg·hm^-2,主要与其较高的生物学产量和收获指数有关。苗期群体光截获面积、灌浆期光能利用效率对干物质积累有重要影响。研究发现,灌浆期叶绿素含量低、旗叶面积小、光合速率高的品种,干物质积累效率较高,叶片和茎秆中可溶性糖贮积较多,如中麦175。在营养器官干物质分配方面,开花期中麦816和中麦175的各营养器官干物质贮积与其他品种差异较小,但成熟期叶片、茎秆干物质转运效率较高,贮积物残余较少,开花前中麦175和中麦1062贮藏的光合同化物对籽粒贡献最高。通过育种选择可提高光能利用效率和产量潜力,开花前干物质积累量和灌浆期干物质转运效率的选择,可减少成熟期营养器官光合产物残余,从而提高干物质向籽粒的转化效率。本研究进一步明确了新品种选育的目标与方向。     

秸秆和生物质炭添加对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响

通过采集2014年设置于甘肃省定西市李家堡镇的不同碳源配施氮素田间定位试验土壤进行120天的室内培养试验,利用Stanford间歇淋洗培养法研究了无碳素和氮素添加(N0)、只施氮素(N100)、秸秆配施氮素(SN100)和生物质炭配施氮素(BN100) 4种施肥方式对陇中黄土高原旱作农田土壤氮素矿化的影响。结果表明:秸秆和生物质炭配施氮素提升了表层土壤氮素矿化量,分别比只施氮素显著提升16.5%和15.4%;土壤氮素矿化呈现先快速增加而后迅速下降,降速逐渐转为慢速直至稳定的趋势,硝化速率,氨化速率分别在7,15天时达到最大,45,30天时趋于稳定。秸秆和生物质炭配施氮素均可显著提升上层土壤氮素矿化速率,硝化速率和氨化速率则处于一种相对平衡的状态。土壤各有机氮组分在培养前后的变化量与土壤氮素矿化量之间的冗余分析结果表明,对土壤可矿化氮贡献最大的是氨基酸态氮,酸解未知氮次之;矿质态氮与未酸解氮呈负相关,与各酸解有机氮组分均呈正相关。此外,相比于不施氮,在施氮条件下添加秸秆和生物质炭增加了表层土壤各有机氮组分的变化量,说明添加秸秆和生物质炭可通过改变各有机氮组分占全氮的比例来增加易矿化氮的含量,从而促进有机氮组分的矿化,以提升土壤供氮潜力。     

培肥方式对陇中旱农区玉米光合特性和产量的影响

依托2012年设在陇中旱农区的田间定位试验,设置单施化肥(CF)、有机肥+化肥(SC)、单施有机肥(SM)、单施玉米秸秆(MS)和不施肥对照(NA)5个处理,研究培肥方式对全膜双垄沟播玉米叶绿素含量(SPAD)、光合特性、叶面积指数、干物质积累和产量的影响。结果表明,单施化肥和有机肥化肥配施显著增强了玉米光合作用,4种培肥方式均增加了玉米叶片叶绿素含量和叶面积指数,CF、SC、SM和MS处理较NA分别增加了74.6%和80.0%、64.5%和74.0%、18.9%和28.9%、12.9%和25.8%。在各生育时期,CF和SC处理干物质积累量显著高于NA处理。CF和SC处理显著提高了玉米产量,子粒产量较NA分别增加了148.7%和119.1%,生物产量较NA分别增加了118.4%和105.0%。在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,化肥单施和有机肥配施化肥均可通过增加叶片叶绿素含量和叶面积指数改善光合作用,从而提高玉米产量。要维持玉米产量的可持续提高,有机肥化肥配施更加适宜。     

调亏灌溉对绿洲干旱环境下辣椒叶片光合特性的影响

以制干辣椒品种美国红为试验材料,在石羊河下游干旱绿洲大田条件下,设置3个调亏处理（轻度、中度、重度调亏）和正常灌水,研究结果盛期叶片气体交换和叶绿素荧光参数的变化规律,为辣椒水分管理提供理论参考。结果表明,在正常灌水、轻度调亏条件下,光合速率和蒸腾速率日变化分别呈双峰和单峰曲线,在中度和重度调亏下均呈单峰曲线。调亏灌溉使叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,随着调亏程度的增加,光合下降过程中非气孔限制因素作用的时间提前和延长,叶片水分利用效率显著降低。轻度调亏对叶片光合色素含量和PSⅡ荧光参数的影响不显著;中度调亏下,叶绿素含量显著降低,类胡萝卜素含量下降不明显,PSⅡ潜在活性和量子产额显著降低,PSⅡ反应中心的光化学活性受到了明显抑制,最大光化学效率和电子传递速率无明显变化,非光化学猝灭系数显著升高,热耗散对光合机构起到了重要的保护作用;重度调亏对光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响均达显著水平,PSⅡ系统受到明显损伤。该时期轻度调亏对辣椒叶片PSⅡ系统影响不显著,在降低光合速率的同时,更大幅度地降低了蒸腾速率,提高了叶片水分利用效率,可以实现节水增效。     

豌豆土壤中潜在自毒物质的鉴定及自毒效应研究

自毒作用是引发连作障碍的重要原因之一。为明确大田种植豌豆土壤中潜在自毒物质并探究其自毒效应,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)鉴定大田种植的2种基因型豌豆(定豌10号、云豌8号)根际土壤中潜在的自毒物质。并通过水培的方式,研究了不同浓度的潜在自毒物质对豌豆(定豌10号、云豌8号)种子萌发、幼苗生长及生理指标的影响,以期为豌豆连作障碍的发生提供参考依据。结果表明,芥酸酰胺是2种基因型豌豆中共有的潜在自毒物质。0.1 mmol·L^-1的芥酸酰胺可促进定豌10号种子的萌发,0.10、0.25、0.50 mmol·L^-1的芥酸酰胺均可促进云豌8号种子的萌发。不同浓度芥酸酰胺显著降低了定豌10号植株体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,增加了丙二醛(MDA)含量。高浓度的芥酸酰胺显著增加了云豌8号MDA含量,降低了脯氨酸(Pro)含量及根系POD活性。生长指标的综合化感效应结果表明,2种基因型豌豆植株的生长均受到抑制,且定豌10号的抑制程度大于云豌8号。说明,芥酸酰胺作为豌豆根际土壤中潜在化感物质,对豌豆种子的萌发具有低促高抑的浓...     

不同株型玉米基因型对干旱胁迫的响应分析

改良株型结构是挖掘玉米产区光、热、水潜力的重要途径,是玉米理想株型育种的基础。为了深入揭示玉米株型相关耐旱响应机理,研究在花期干旱胁迫下对株型差异较大的3份玉米基因型(廊黄、昌7-2和TS141)穗位叶的株型结构、气孔形态、生理代谢、光合特性及产量进行了研究。结果表明:1)干旱胁迫下,3份不同株型基因型的叶长、叶宽、叶面积及叶夹角均显著减少,叶形系数和叶向值均显著增大,平展株型基因型TS141的6个株型性状较紧凑株型基因型廊黄和昌7-2变化更大;2)干旱导致3份不同株型基因型的上/下表皮气孔个数趋于增多,上/下表皮气孔长度和宽度趋于缩短,TS141的上/下表皮气孔个数均有较大的增多,上/下表皮气孔长度和宽度均有较小的降低;3)干旱胁迫后,TS141的叶绿素a、b、(a+b)含量及叶绿素a/b均明显下降,廊黄和昌7-2的叶绿素a/b均有较小地上升,其余3个性状均有较小地下降;4)干旱条件下,3份不同株型基因型的气孔导度、净光合速率、叶片温度、蒸腾速率和RuBPCase活性均有不同程度地减少,胞间CO₂浓度均有不同程度地升高,与TS141相比,廊黄和昌7-2变化的幅度更小;5)干旱处理后,3份不同株型基因型的单株产量、单穗重、穗粒重、百粒重、穗长及出籽率均显著下降,对TS141的影响程度远大于廊黄和昌7-2;6)主成分PCA分析和热图Hierarchical clustering分析表明,干旱胁迫下玉米这些性状间的关系较为复杂,彼此相互关联,这些性状能完全概括不同株型基因型的耐旱性差异。因此,推测玉米株型结构作为重要的干旱调节者,其可与气孔形态、生理代谢及光合特性相互调节共同构成玉米株型相关耐旱响应机制,且由于紧凑株型玉米对干旱胁迫的调节能力更强,其在今后育种中具有更好的抗旱潜能。     

种植密度与施氮量对陇中旱农区玉米产量及光合特性的影响

在陇中旱农区,依托2012年布设的田间定位试验研究了种植密度与施氮量对全膜双垄沟播玉米光合特性、产量及产量构成要素的影响。采用裂区设计,主处理为种植密度:4.5(D₁)、5.25(D₂)、6(D₃)、6.75万株·hm^-2(D₄);副处理为施氮水平:施纯氮200(N₂)和300 kg·hm^-2 (N₃)。结果表明:1)随着玉米种植密度和施氮量的增加,玉米的叶面积指数增加,但叶片的叶绿素含量减小;2)施氮量对玉米的光合作用影响不显著,但玉米光合作用随种植密度增加而减弱;3)D₂N₂处理下的玉米产量最高,D₂的籽粒产量和生物产量较D₁分别增加了15.2%和14.5%,N₂的籽粒产量和生物产量较N₃增加了10.9%和4.8%。4)玉米籽粒产量与穗数、穗粒数显著正相关,与百粒重无显著相关关系。因此,在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,密度为5.25万株·hm^-2,施纯氮200 kg·hm^-2左右时,叶片光合作用关系协调,有利于穗数和穗粒数的增加,从而提高玉米籽粒产量。     

甘肃省玉米区域试验品系产量稳定性及试点代表性分析

【目的】为了准确评价玉米品系的高产、稳产及适应性.【方法】采用GGE双标图法对2011-2012年甘肃省玉米区域试验的12个玉米品系在12个试点的产量试验数据进行分析.【结果】12个玉米品系中,‘玉源209’和‘2070’品系的高产性及稳产性最好,且平均产量表现均接近理想品种,而‘沈单16’的高产性、稳产性及平均产量表现最差;12个玉米试点中,临洮试点的鉴别力和代表性优于其它试点,而清水和临夏2个试点的鉴别力和代表性最差.【结论】‘品系2070’‘玉源209’以及临洮试点可以作为甘肃省玉米区域试验的参考,并且GGE双标图法可以客观评价玉米参试品系的高产性、稳产性以及试点区域的鉴别力、代表性,从而提高区域试验的准确性,为甘肃玉米品种鉴定与推广提供了理论依据.